Wellenausbreitung

Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen im freien Raum hängt wesentlich von der Wellenlänge ab. Elektromagnetische Wellen unterliegen der Beugung, Brechung, Reflexion und Absorption und treten je nach Wellenlänge als Bodenwellen auf, wo sie der Erdkrümmung folgen, als direkte Welle oder als Raumwelle, wo sie linear in den Raum abgestrahlt werden.


Elektromagnetische Wellen breiten sich bei niedrigen Frequenzen, also bei großen Wellenlängen, als Bodenwellen aus. Frequenztechnisch gesehen handelt es sich dabei um Frequenzen von 100 kHz bis etwa 1 MHz. Also um den Langwellen- und um Teile des Mittelwellenbereichs. Das Verhalten der Bodenwelle entspricht dem der Beugung, sie können aber auch an Wänden und Gebäuden reflektiert, von Bodenerhebungen absorbiert und bei der Änderung des Mediums gebeugt werden.

Raumwellen, die bei höheren Frequenzen von mehreren Megahertz auftreten, werden in der Ionosphäre in Richtung Erde reflektiert. Dieser Bereich, der eine hohe Ionenkonzentration hat, liegt zwischen der Stratosphäre und der Exosphäre in einer Höhe zwischen 50 km und 300 km oberhalb der Erdoberfläche. Die Ionosphäre ist nicht homogen. Ihre Dicke und Lage ist abhängig von der Sonneneinstrahlung. Sie kann Funkwellen passieren lassen, beugen, reflektieren oder absorbieren. Die Absorption nimmt mit stärkerer Sonneneinstrahlung zu. Noch höhere Frequenzen im VHF-Bereich und UHF-Bereich werden als Bodenwelle mit direkter Sichtverbindung übertragen. Die Reichweite wird durch topografische Erhebungen und Hochhäuser stark beeinflusst.

Wellenausbreitung

Wellenausbreitung

Die Beugung der Wellen in der Troposphäre und Ionosphäre kann dazu führen, dass die elektromagnetischen Wellen eine Krümmung hin zur Erdoberfläche erfahren und es dadurch zu troposphärischen Überreichweiten kommt. Die Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen wird maßgeblich durch die Freiraumdämpfung bestimmt, die ebenfalls abhängig ist von der Wellenlänge. Je kleiner diese ist, desto größer ist die Freiraumdämpfung, die logarithmisch mit der Frequenz ansteigt. Sie erhöht sich pro Dekade der Entfernung um 20 dB.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Wellenausbreitung
Englisch: wave propagation
Veröffentlicht: 19.03.2019
Wörter: 313
Tags: #Wellen
Links: Absorption, Beugung, Bodenwelle, Brechung, dB (decibel)